实验1 小信号调谐放大器

一．实验目的

1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；

2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理；

3.掌握测量放大器幅频特性的方法；

4.熟悉放大器集电极负载对放大器幅频特性的影响。

二．实验内容

1.测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性；

2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数；

3.观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响；

4.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。

三．实验原理概述

小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是对天线接收的微弱电信号进行放大和选频。调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成，对它的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。

小信号调谐放大器按调谐回路区分有单调谐放大器、双调谐放大器和参差调谐放大器。

共发射极单调谐放大器原理电路如图1-1所示。

图1-1 单调谐放大器

图中晶体管T起放大信号的作用，Rb1、Rb2、Re为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。Ce是Re的旁路电容，Cb、Cc是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路作为放大器的集电极负载起选频作用，它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出电阻对谐振回路Q值的影响，Rc是集电极（交流）电阻，它影响回路Q值、带宽。

双调谐回路谐振放大器有两个调谐回路：一个靠近“信源”端（如晶体管输出端），称为初级；另一个靠近“负载”端（如下级输入端），称为次级。两者之间可采用互感耦合，或电容耦合。与单调谐回路相比，双调谐回路的矩形系数较小，选择性更好，即：它的谐振曲线更接近于矩形。图1-2为电容耦合双调谐回路谐振放大器原理图。

图1-2 电容耦合双调谐回路放大器

图中，RB1、RB2、RE为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态，

为

的旁通电容，

和

为输入、输出耦合电容。图中两个谐振回路：

组成了初级回路，

组成了次级回路。两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对

加以屏蔽），而是由电容

进行耦合，故称为电容耦合。

图1-3为小信号调谐放大器实验电路。图中，1P1为信号输入口，做实验时，高频信号由此输入。1TP2为输入信号测试点。接收天线用于构成收发系统时接收发方发出的信号。变压器1T1和电容1C13、1C14组成输入选频回路，用来选出所需要的信号。晶体三极管1Q1用于放大信号，1R24、1R23和1R26为三极管1Q1的直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态。三极管1Q1集电极接有LC调谐回路，用来谐振于某一工作频率上。本实验电路设计有单调谐与双调谐回路，由开关1K2控制。当1K2断开时，为电容耦合双调谐回路，1L1、1L2、1C17和变容管1D1组成了初级回路，1L3、1L4、变容管1D3、1C20组成了次级回路，两回路之间由电容1C19进行耦合，调整1C19可调整其耦合度。当开关1K2接通时，即电容1C19被短路，此时两个回路合并成单个回路，故该电路为单调谐回路。图中1W1、1W2用来调整变容管上直流电压，通过改变直流电压，即可改变变容二极管的电容，达到对回路的调谐。图中开关1K1控制1R25是否接入集电极回路，1K1接通时，将电阻1R25（2KΩ）并入回路，使集电极负载电阻减小，回路Q值降低，放大器增益减小。图中1R29、1R30、1R31和三极管1Q2组成放大器，用来对所选信号进一步放大。1TP7为输出信号测试点，1P8为信号输出口。

图1-3 小信号调谐放大器电路

四．实验步骤

1.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量

测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。点测法采用示波器进行测试，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。

（1）扫频法，即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。利用本实验箱上的扫频仪测试的方法是：开机后点击显示屏，选择“实验系统”中“高频原理实验”，点击“小信号调谐放大实验”，屏幕上将显示小信号调谐放大实验原理图，点击原理图上方“扫频仪”。将显示屏下方的“高频”信号源（此时为扫频信号源）接入小信号放大的输入端（1P1），将显示屏下方的“扫频”仪与小信号放大的输出（1P8）相连。按动无线接收与小信号放大模块上的编码器（1SS1），选择1K2指示灯常亮，若1K2指示灯闪烁，旋转编码器（1SS1）使1K2指示灯长亮，此时小信号放大为单调谐。显示屏上显示的曲线即为单调谐幅频特性曲线，调整1W1、1W2曲线会有变化（这一步实验报告不要求，实验中观察到现象就可以，观察到后找老师验证）。

(2)点测法，其步骤如下（显示屏先回到初始界面）：

①点击显示屏，参考上述扫频法的操作步骤，将放大器设置为单调谐回路。

②使用外部的信号源发生器产生高频正弦波信号，接到实验箱中的小信号放大器输入端（1P1）。要求输入信号频率为6.3MHZ，峰峰值300mV，用示波器监测。调整1W1和1W2，使放大器输出幅度为最大值（示波器监测），这时我们认为电路谐振在6.3MHZ。比较此时输入输出幅度大小，要求算出放大倍数AV0。

由表1-1测得放大器输入信号频率为6.3MHZ，峰峰值300mV时，测得输入幅度为350mv，输入输出幅度最大值为5.40V，

放大倍数为Av0=5.40/0.35=15.42

③改变输入高频信号源的频率（幅度不变），记录表1-1，即完成点测法。要求增加测量点，要求测量计算出具体的通频带大小。新的测量点和数据加入中。

输出幅度最大值为5.40V，5.40*0.707=3.817V，由表格1-1所以通频带在输入信号频率为6.0—6.7MHZ之间，增加测量点6.05，6.07, 6.1, 6.55, 6.58, 6.59, 6.6MHZ，可得通频带在6.08和6.59之间，6.59-6.08=0.51MHZ，所以通频带为0.51MHZ

表1-1

④以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按表1-1，画出单调放大器的幅频特性曲线（绘图在实验报告中打印，也可以打印时留出空白，粘贴手绘曲线）。

3．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响

当放大器工作于放大状态下（输入6.3MHz，谐振时的放大状态），按照上述扫频法测出接通与不接通1R25的幅频特性曲线（点击显示屏原理图中1K1，或按动编码器（1SS1）选择1K1，显示屏右上方会显示出1K1开关式样，旋转编码器1SS1，使开关1K1接通或不接通。模块上1K1指示灯点亮时为接通，不亮时为断开）。记录连接1R25和不连接1R25时的幅频特性曲线（图像贴到实验报告中），分析差异，分析导致如此变化的原因。

不连接1R25幅频特性曲线

连接1R25幅频特性曲线

如图，不连接1R25时，幅频特性幅度高，曲线增高，连接1R25时幅频特性幅度变小，曲线变粗。

原因：不连接1R25时，单调谐放大器负载阻值增大，放大器增益变大，通频带带宽变窄，曲线幅度增高，连接1R25时，单调谐放大器负载阻值减小，放大器增益减小，通频带带宽变宽，曲线幅度减小，变粗

4．双调谐回路谐振放大器幅频特性测量

电路原理图中1K2断开时为双调谐回路放大器。与单调谐的测量方法完全相同，用扫频法测得双调谐幅频特性曲线（1K1不接通），记录曲线形状（图像贴到实验报告中），并对比单调谐放大器分析选择性。

双调谐回路谐振放大器幅频特性曲线

单调谐放大器的选择性较差；增益和通频带的矛盾比较突出，矩形系数较大；同等增益、同等带宽下，单调谐放大器的级数相对双调谐放大器要多。

双调谐放大器的优点是频带较宽；选择性好，矩形系数较小；双调谐回路电容可用得比单调谐回路小，减小了不稳定因数，并因此使增益带宽积比单调谐放大器大。

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